JP2002299733A

JP2002299733A - 光利得等化器、光増幅装置及び光伝送システム

Info

Publication number: JP2002299733A
Application number: JP2001104201A
Authority: JP
Inventors: Junya Maeda; 純也前田; Masahiro Koto; 雅弘湖東; Kazuyuki Tadatomo; 一行只友; Koichi Taniguchi; 浩一谷口
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない枚数のエタロンフィルタで急峻な利得
透過特性に対応してコストを低減するとともに、光利得
等化器の小型化を図り、さらには、エタロンフィルタの
配置調整を容易にする。【解決手段】筐体４内に配置されたエタロンフィルタ
７に切欠部７ａを部分的に形成し、切り欠いていない部
分の厚さと切欠部７ａの厚さとを部分的に異ならせるこ
とにより、透過特性の異なる領域を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光を増幅する利
得媒質の利得が波長に依存して変化する場合に、この利
得の波長依存性を補償するために使用される光利得等化
器、このような光利得等化器を備えた光増幅装置、及び
これらから構成された光伝送システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信システムの大容量化を実現
する技術の１つとして、１つの光ファイバに複数の波長
の光信号を多重化して伝送する波長多重伝送（ＷＤＭ：
Wavelength Division Multiplexing）方式が注目されて
いる。このようなＷＤＭ方式においては、エルビウム等
の希土類をドープした光ファイバを増幅媒体としたエル
ビウムドープファイバアンプ（ＥＤＦＡ）が複数の波長
の信号を一括して増幅することができることから、有効
な増幅手段として考えられている。

【０００３】しかし、ＥＤＦＡの利得は大きな波長依存
性を持っているため、増幅後の各信号の出力レベルが波
長毎に異なってしまう。さらに、ＥＤＦＡを多段接続し
た場合には、上記増幅後の各信号の出力レベル差は累積
されてしまう。

【０００４】このため、各増幅段毎に利得等化するフィ
ルタを備えた光利得等化器を取り付けることが試みられ
ている。例えば、利得等化フィルタとしてエタロンフィ
ルタを用いた光利得等化器では、高精度の利得等化特性
が得られることが報告されている（「光ファイバ増幅器
用利得等化器」ＮＥＣ技報Vol.51 No4/1998 第49〜53
頁、特開平９−２８９３４９号公報及び特開２０００−
１０６５４４号公報参照）。

【０００５】この光利得等化器では、必要とする透過特
性を波長に対するフーリエ級数に展開し、それぞれのフ
ーリエ展開項と同じ振幅、周期及び位相の正弦波状損失
特性を有するエタロンフィルタを光の伝搬方向に並べて
配置することにより、所望の利得等化特性を得るという
ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の如き
光利得等化器に用いられるエタロンフィルタでは、要求
される利得透過特性が非常に急峻な場合、そのフーリエ
展開項が非常に多くなる。このため、必要とするエタロ
ンフィルタの枚数が多くなってコスト高になるととも
に、光利得等化器が大型化し、さらには、個々のエタロ
ンフィルタの配置調整が困難になる。

【０００７】この発明はかかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、少ない枚数のエタロ
ンフィルタで急峻な利得透過特性に対応してコストを低
減するとともに、光利得等化器の小型化を図り、さらに
は、エタロンフィルタの配置調整を容易にすることであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、エタロンフィルタに対して透過特性の
複合化を図ったことを特徴とする。

【０００９】具体的には、請求項１に記載の発明は、筐
体内に少なくとも１枚のエタロンフィルタが配置され、
利得媒質を経て増幅された光が上記エタロンフィルタを
透過することで当該増幅光に損失を与えて利得の波長依
存性を低減する光利得等化器において、上記少なくとも
１枚のエタロンフィルタとして、透過特性の異なる領域
を２以上有しているものを採用したことを特徴とする。

【００１０】上記の構成により、請求項１に記載の発明
では、入射光がエタロンフィルタの透過特性の異なる領
域に入射すると、透過特性の異なった透過光が出射す
る。これら透過光は単に透過特性の和になるだけでな
く、互いに干渉して特異な透過特性を持つようになる。
このため、これら透過光の合成波によりある波長で急峻
に減衰させるような特性が容易に作り出される。

【００１１】したがって、エタロンフィルタを多く用い
る必要がなく、その分、コストが低減するとともに、小
型の光利得等化器が得られ、さらには、エタロンフィル
タの配置調整が容易になる。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、透過特性の異なる領域は、エタロンフ
ィルタの厚さを部分的に変えることで形成されているこ
とを特徴とする。

【００１３】上記の構成により、請求項２に記載の発明
では、透過特性の異なる領域を形成する具体的な手段が
明示される。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、透過特性の異なる領域は、エタロンフ
ィルタの屈折率を部分的に変えることで形成されている
ことを特徴とする。

【００１５】上記の構成により、請求項３に記載の発明
では、透過特性の異なる領域を形成する具体的な別の手
段が明示される。

【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、透過特性の異なる領域は、エタロンフ
ィルタの反射率を部分的に変えることで形成されている
ことを特徴とする。

【００１７】上記の構成により、請求項４に記載の発明
では、透過特性の異なる領域を形成する具体的なさらな
る別の手段が明示される。

【００１８】請求項５に記載の発明は、光増幅装置とし
て、伝送途中で信号光を増幅する光増幅器と、この光増
幅器の利得を等化する請求項１〜４のいずれか１項に記
載の光利得等化器とを備えたことを特徴とする。

【００１９】上記の構成により、請求項５に記載の発明
では、利得特性が平坦化された光増幅装置が得られる。

【００２０】請求項６に記載の発明は、光伝送システム
として、波長多重された信号光を送出する送信機と、信
号光を受信する受信機と、上記送信機と受信機とを接続
する光ファイバ網と、この光ファイバ網に介設された請
求項５記載の光増幅装置とを備えたことを特徴とする。

【００２１】上記の構成により、請求項６に記載の発明
では、光伝送システム全体において利得特性の平坦化が
補償される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面に基づいて説明する。

【００２３】図６はこの発明の一実施形態に係る光伝送
システム１００の概略構成を示す。この光伝送システム
１００は、信号光を送出する送信機１０１と、信号光を
受信する受信機１０２とを備え、上記送信機１０１と受
信機１０２とは、信号光を伝送する光ファイバ１０３の
ファイバ網で接続され、この光ファイバ網に複数（図６
では２つのみ表れる）の光増幅装置（光ファイバ増幅装
置）１０が介設されている。

【００２４】上記光増幅装置１０は、伝送途中で信号光
を増幅する光ファイバ増幅器１１と、この光ファイバ増
幅器１１の利得を等化する光利得等化器１とを備えてい
る。図５に示すように、上記光ファイバ増幅器１１は、
エルビウムドープ光ファイバ１２と、このエルビウムド
ープ光ファイバ１２を励起するための励起光源１３とを
備えている。励起光源１３は、例えば波長１．４８μｍ
帯又は波長０．９８μｍ帯の励起光（pump light）を発
するレーザ光源であり、光ファイバ１０３に介設された
光カプラ１４により上記エルビウムドープ光ファイバ１
２に接続されている。

【００２５】このように構成された光増幅装置１０で
は、図５左側から光ファイバ１０３を伝搬してきた信号
光（波長：例えば１５３８〜１５６４ｎｍ）は光カプラ
１４へ入力される一方、励起光源１３からの励起光も光
ファイバ１０３を介して光カプラ１４へ入力される。そ
して、この光カプラ１４において、上記入力した信号光
及び励起光が結合されてエルビウムドープ光ファイバ１
２へ出力され、エルビウムドープ光ファイバ１２で信号
光の強度が増幅される。この増幅された信号光は波長に
依存した強度のばらつきを有するが、出力側（受信機１
０２側）の光利得等化器１に入力されて信号光強度のば
らつきを補償するようにフィルタリングされ、これによ
り利得が等化（平坦化）された信号光は出力される。

【００２６】一方、上記光利得等化器１は、図１に示す
ように、両端が開口した円筒形の筒体２と、この筒体２
の両端に接続された一対のスリーブ３とからなる筐体４
を備え、上記各スリーブ３には光ファイバ１０３が接続
されている。一方、上記筒体２内の両端開口側には、一
対のコリメータレンズ５がスペーサ６によってそれぞれ
取り付けられているとともに、これらコリメータレンズ
５の間には、２枚のエタロンフィルタ７が光の伝搬方向
に間隔をあけて並んで配置されている。これら２段のエ
タロンフィルタ７はそれぞれ支持具８を介して回転板９
に取り付けられ、回転板９を回転させることでエタロン
フィルタ７に対する信号光の入射角を調整して取付け誤
差による利得等化特性のシフトを補正するようになって
いる。

【００２７】この光利得等化器１のフィルタリング特性
は、利得媒質（エルビウムドープ光ファイバ）全体の最
終的なゲイン特性に応じて決定される。利得媒質全体の
ゲイン特性が例えば図２（ａ）の曲線に示される波長依
存性を持つ場合、光利得等化器１のフィルタリング特性
は図２（ｄ）の曲線に示すような波長依存性を持つよう
に設計される。図２（ａ）及び（ｄ）から明らかなよう
に、図２（ｄ）の光利得等化器１の曲線はフィルタリン
グ前の図２（ａ）の曲線の利得の相対的に高い部分に対
してより大きな損失を与えるプロファイルを有してい
る。図２（ｄ）の曲線に示すような波長依存性を持つフ
ィルタリング特性は、入力側（図１左側）のエタロンフ
ィルタ７のフィルタリング特性（図２（ｂ））と、出力
側（図１右側）のエタロンフィルタ７のフィルタリング
特性（図２（ｃ））との組み合わせにより得られる。利
得媒質によって増幅された出力光の強度は、図２（ａ）
のゲイン特性に応じた波長依存性を持つに至るが、その
後、出力光強度の相対的に高い成分が光利得等化器１に
よって部分的にカットされるため、最終的には図２
（ｅ）の曲線で示される光を得ることができる。

【００２８】つまり、厚さｄ、屈折率ｎのエタロンフィ
ルタ７の両面に反射率Ｒの半透過膜を施した場合、その
エタロンフィルタ７の透過光の波長特性は次式で表すこ
とができる。

【００２９】

【数１】ここで、λは光の波長、θはエタロンフィルタ７へのビ
ーム入射角である。

【００３０】したがって、必要とする透過特性を波長に
対するフーリエ級数に展開し、それぞれのフーリエ展開
項と同じ振幅、周期及び位相の上記（１）式で示される
正弦波状損失特性を有するエタロンフィルタ７を光の伝
搬方向に並べて配置することにより、光ファイバ増幅器
１１の増幅特性（利得特性）を平坦化することができ
る。

【００３１】この発明の特徴として、上記２枚のエタロ
ンフィルタ７は、透過特性の異なる領域をそれぞれ２つ
有している。ここでは、後述する実施例１（図３（ａ）
参照）の形態を示し、透過特性の異なる領域をエタロン
フィルタ７の厚さを部分的に変えることで形成してい
る。つまり、エタロンフィルタ７の片面の半分の領域に
エッチングにより切欠部７ａを形成し、切り欠いていな
い部分の厚さｔ１と切欠部７ａの厚さｔ２とを部分的に
異ならせることにより、透過特性の異なる領域を形成し
ている。なお、エッチング以外に、エタロンフィルタを
貼り合わせることで部分的に厚さを変えるようにしても
よい。

【００３２】透過特性の異なる領域は、上記以外に、後
述する実施例２（図４（ａ）参照）のように、エタロン
フィルタ７の両面に反射率の異なる半透過膜ｍ１，ｍ２
をコーティングにより形成して、エタロンフィルタ７の
反射率を部分的に変えることで形成するようにしてもよ
い。

【００３３】また、透過特性の異なる領域を形成するさ
らなる別の手法として、図示しないが、エタロンフィル
タ７に母材と異なる成分をドーピングしたり、イオン交
換することで屈折率を部分的に変えるようにしてもよ
い。

【００３４】そして、このようなエタロンフィルタ７を
備えた光利得等化器１では、図３（ａ）及び図４（ａ）
に示すように、入射光ｂ１がエタロンフィルタ７の透過
特性の異なる領域に入射すると、透過特性の異なった透
過光ｂ２，ｂ３が出射する。これら透過光ｂ２，ｂ３は
単に透過特性の和になるだけでなく、互いに干渉して特
異な透過特性を持つようになる。このため、これら透過
光ｂ２，ｂ３の合成波によりある波長で急峻に減衰させ
るような特性を容易に作り出すことができる。

【００３５】したがって、エタロンフィルタ７を多く用
いる必要がなく、その分、コストを低減することができ
るとともに、光利得等化器１を小型にすることができ、
さらには、エタロンフィルタ７の配置調整を容易に行う
ことができる。

【００３６】次に、透過特性の異なる領域を部分的に変
えた例として、エタロンフィルタ７の厚さを部分的に変
えた実施例１と、エタロンフィルタ７の反射率を部分的
に変えた実施例２とを代表例として以下に挙げる。

【００３７】（実施例１）図３（ａ）に示すように、３
０μｍの厚さのシリコン基板をエッチングにより部分的
に２５μｍまで薄くして切欠部７ａを部分的に形成し、
切り欠いていない部分の厚さｔ１と切欠部７ａの厚さｔ
２とを部分的に異ならせることにより、透過特性の異な
る領域を有するエタロンフィルタ７を得た。このエタロ
ンフィルタ７によれば、図３（ｂ）に示すように、透過
特性の異なった透過光ｂ２，ｂ３が干渉して急峻な減衰
作用を有する利得透過特性を得ることができた。

【００３８】（実施例２）図４（ａ）に示すように、３
０μｍの厚さの石英基板の両面に反射率が７％の半透過
膜ｍ１と、反射率が５％の半透過膜ｍ２とをそれぞれコ
ーティングにより形成して、エタロンフィルタ７の反射
率を部分的に変えることにより、透過特性の異なる領域
を有するエタロンフィルタ７を得た。このエタロンフィ
ルタ７によれば、図４（ｂ）に示すように、透過特性の
異なった透過光ｂ２，ｂ３が干渉して急峻な減衰作用を
有する利得透過特性を得ることができた。

【００３９】なお、上記の実施形態では、切欠部７ａを
エタロンフィルタ７の片面の半分の領域に切欠き形成し
たが、厚肉部を格子状に形成したり、同心円状に形成す
るなどして厚さを部分的に変えることで透過特性の異な
った領域を部分的に形成するようにしてもよい。

【００４０】さらに、上記の実施形態では、２枚のエタ
ロンフィルタ７にそれぞれ切欠部７ａを形成して共に透
過特性の異なる領域を形成したが、場合によっては１枚
のエタロンフィルタ７にだけ切欠部７ａを形成してもよ
い。

【００４１】また、上記の実施形態では、２枚のエタロ
ンフィルタ７を伝搬方向に間隔をあけて並べて配置した
２段配置を例示したが、３枚以上のエタロンフィルタ７
を伝搬方向に間隔をあけて並べて配置した多段配置にも
適用することができるものである。また、各段のエタロ
ンフィルタ７毎に異なる手法により透過特性の異なる領
域を形成してもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、筐体内に配置された少なくとも１枚のエタロンフィ
ルタに透過特性の異なる領域を２以上形成したので、エ
タロンフィルタを透過することで透過特性の異なった透
過光が互いに干渉して得られる急峻な減衰作用という特
異な特性により、エタロンフィルタの枚数を少なくして
低コストで小型の光利得等化器とすることができ、しか
も、エタロンフィルタの配置調整を容易に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光利得等化器の概略構成図である。

【図２】（ａ）は光ファイバ増幅器の増幅特性を示すグ
ラフ、（ｂ）は１段目のエタロンフィルタの損失特性を
示すグラフ、（ｃ）は２段目のエタロンフィルタの損失
特性を示すグラフ、（ｄ）は１段目及び２段目のエタロ
ンフィルタの波長を合成した損失特性を示すグラフ、
（ｅ）はフィルタリング後の特性を示すグラフである。

【図３】（ａ）は実施例１のエタロンフィルタの構成
図、（ｂ）は実施例１で得られた透過光の波長特性を示
すグラフである。

【図４】（ａ）は実施例２のエタロンフィルタの構成
図、（ｂ）は実施例２で得られた透過光の波長特性を示
すグラフである。

【図５】光増幅装置の概略構成図である。

【図６】光伝送システムの概略構成図である。

【符号の説明】

１光利得等化器４筐体７エタロンフィルタ１０光増幅装置１１光ファイバ増幅器１２エルビウムドープ光ファイバ（利得
媒質）１００光伝送システム１０１送信機１０２受信機１０３光ファイバ

フロントページの続き (72)発明者只友一行兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地三菱電線工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者谷口浩一兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地三菱電線工業株式会社伊丹製作所内Ｆターム(参考） 2H048 GA09 GA13 GA23 GA25 GA48 GA51 GA60 GA62 5F072 AB09 AK06 JJ01 JJ08 KK08 PP07 RR01 YY17 5K002 BA02 CA03 CA13 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筐体内に少なくとも１枚のエタロンフィ
ルタが配置され、利得媒質を経て増幅された光が上記エ
タロンフィルタを透過することで当該増幅光に損失を与
えて利得の波長依存性を低減する光利得等化器であっ
て、上記少なくとも１枚のエタロンフィルタは、透過特性の
異なる領域を２以上有していることを特徴とする光利得
等化器。
【請求項２】請求項１記載の光利得等化器において、透過特性の異なる領域は、エタロンフィルタの厚さを部
分的に変えることで形成されていることを特徴とする光
利得等化器。
【請求項３】請求項１記載の光利得等化器において、透過特性の異なる領域は、エタロンフィルタの屈折率を
部分的に変えることで形成されていることを特徴とする
光利得等化器。
【請求項４】請求項１記載の光利得等化器において、透過特性の異なる領域は、エタロンフィルタの反射率を
部分的に変えることで形成されていることを特徴とする
光利得等化器。
【請求項５】伝送途中で信号光を増幅する光増幅器
と、この光増幅器の利得を等化する請求項１〜４のいずれか
１項に記載の光利得等化器とを備えたことを特徴とする
光増幅装置。
【請求項６】波長多重された信号光を送出する送信機
と、信号光を受信する受信機と、上記送信機と受信機とを接続する光ファイバ網と、この光ファイバ網に介設された請求項５記載の光増幅装
置とを備えたことを特徴とする光伝送システム。